- Gerekli malzemeler:
- Elektromıknatıs Nasıl Çalışır?
- Elektrik Jeneratörü Proje kurulumu:
- Bir LED'i Parlatmak için Fidget Spinner'ı Kullanarak Elektrik Üretimi:
- Spinner Tarafından Üretilen Akının Tahmin Edilmesi:
Bir Elektrik Jeneratörü, Michael Faraday tarafından 1832'de keşfedilen çok yaygın ve kullanışlı bir elektrik makinesidir. O zamandan beri bu makineleri gezegenimize elektrik sağlamak için tüm santrallerimizde kullanıyoruz. Bu projede, jeneratör kavramını anlamak için bir elektromıknatıs ve bir stres çarkı kullanarak basit bir jeneratör inşa edeceğiz.
Başlamadan önce jeneratörler hakkında bilgi sahibi olmak önemlidir. Elektrik üretmezler. Evet, doğru duydunuz! Gerçekte, elektrik asla üretilemez; koruma yasasına göre, enerji yalnızca bir eyaletten diğerine aktarılabilir. Dolayısıyla bir jeneratörde rotor, bir türbin veya motordan herhangi bir mekanik bağlantı kullanılarak döndürülür ve bu mekanik dönüş, statorda elektrik enerjisine dönüştürülür. Aynı şeyi yapacağız, bir LED'i parlatacak kadar küçük elektrik üretmek için rotor olarak stres çarkını ve stator olarak bir elektromıknatısı kullanacağız. İlginç değil mi? Başlayalım…
Gerekli malzemeler:
- Stres çarkı
- Elektromanyetik
- Neodim mıknatıslar
Elektromıknatıs Nasıl Çalışır?
Bu Fidget Spinner Electricity Generator projesine geçmeden önce, bir elektromıknatıs kullandığımız için, nasıl çalıştığını anlayalım. Projemizde kullandığımız bir 12V 0.25A (daha fazla teknik özellik daha sonra tartışılacaktır) elektromıknatıs. Açıkçası, eğer bir 12V tedarik edersek, yaklaşık 0.25A tüketecek ve çevresindeki herhangi bir metal parçayı çekecek bir manyetik alan (B) oluşturacaktır. Bu manyetik alan, akımın elektromıknatısın içinde bulunan bobinden geçmesi ve Faraday'ın indüksiyon yasasına göre bildiğimiz üzere üretilmesi ,tüm akım taşıyan iletkenler, etraflarında bir manyetik alan oluşturur. Bu manyetik alan, bobin düzenlemesi nedeniyle belirli bir noktada yoğunlaşır ve dolayısıyla metali çekebilir. Ama burada çalışmasını istediğimiz bu değil.
Aynı faraday yasasını akılda tutarak, elektromıknatısın yakınında değişken bir manyetik alan oluşturarak akım üretebilmeliyiz, böylece bir jeneratör görevi görür. Dolayısıyla, bu değişken manyetik alanı yaratmak için, neodim mıknatıslar ile stres çarkı kullanacağız.
Elektrik Jeneratörü Proje kurulumu:
Bunun kurulumu nispeten basittir, neodim mıknatısları kıpır kıpır spinner üzerine yerleştirmeniz (aşağıda gösterildiği gibi) ve doğrudan elektromıknatısın üzerine yerleştirmeniz yeterlidir.
Neodim mıknatıslar çok güçlüdür ve eğer onu serbest elle döndürürseniz elektromıknatısa çekilmeye çalışacaktır. Bu nedenle, ikisini de sağlam tutmak için bazı düzenlemeler kullanın. Aşağıdaki resimde gösterildiği gibi somun ve cıvata düzeni kullandım. Bu yapıldıktan sonra elektromıknatısın çıkış terminaline bir LED bağlayın (polarite yok) ve dönüş için hazırsınız.
Bir LED'i Parlatmak için Fidget Spinner'ı Kullanarak Elektrik Üretimi:
Bizim mini jeneratör eylem için hazır. Sadece stres çarkını elinizle döndürün ve LED'in parladığını fark etmelisiniz. Aynısı bu sayfanın sonundaki video sunumunda da bulunabilir. Ne kadar hızlı döndürürseniz o kadar parlak parlar. Biraz zaman ayırın ve çıktınızın tadını çıkarın, daha sonra burada neler olduğunu analiz edelim.
Tamam, şimdi teknik bilgi almak için birkaç şeyi analiz edelim. Döndürücüyü hangi yönde döndürdüğünüz veya LED'i hangi polaritede bağladığınızdan bağımsız olarak LED'in yandığını fark etmiş olmalısınız. Bunun nedeni, burada LED'in aslında AC voltajında parlamasıdır. Ne….?????
Evet, hiçbir jeneratör DC voltaj üretemez. Bir jeneratörde voltaj üretildiğinde, varsayılan voltajı AC olacaktır. DC jeneratörlerinde bile, statordan üretilen anlık voltaj AC'dir, daha sonra komütatör adı verilen bir düzenleme kullanılarak mekanik olarak DC'ye dönüştürülür.
Spinner Tarafından Üretilen Akının Tahmin Edilmesi:
Şimdiye kadar çok iyi, devam edip şimdiye kadar olan şeyleri anlamak için kendinize bir kurabiye verebilirsiniz. Ama bazı formülleri kullanarak birkaç şeyi daha anlamaya çalışalım.
Burada kullanılan Elektromıknatıs, veri sayfasında belirtilen aşağıdaki spesifikasyona sahip olan ZYE1-P20 / 16 model numaralıdır. (Dahası var, sadece gerekli olanları listeledim)
Gerilim: 12V
Akım: 0.25A
Tutma kuvveti: 2.5kg / cm 2 veya 25N
Merkez çapı: 8mm
İçerideki bobinin dönüş sayısını bulmak için formülleri kullanalım
F = ((NI) 2 × µ0 × a) / (2 × g2)
Nerede, F = Newton'da tutma kuvveti
N = Bulmayı düşündüğümüz dönüş sayısı
I = Amper cinsinden elektromıknatıstan geçen akım
µ0 = 4π × 10-7 olan manyetik sabit
m bir çekim = Konum 2
g = elektromıknatıs ile metal arasındaki metre cinsinden boşluk
Bunlarda 25N olan veri sayfasından gelen kuvveti biliyoruz, akım 0.25A ve çekim alanı 0.125m 2 veren πr 2 (burada r 8mm) kullanılarak hesaplanıyor. Son olarak, 25N cm mesafe başına verildiği için boşluk 0.01 m'dir.
Yukarıdaki değer kullanılarak elektromıknatısımızdaki dönüş sayısı kabaca 715 dönüş olarak hesaplanır. Artık elektromıknatısımızdaki dönüşlerin sayısını bildiğimize göre, bu bilgiyi, mıknatıslarla döndüğünde spinner tarafından üretilen Manyetomotor kuvvetini (mmf) bulmak için kullanabiliriz.
MMF = I × N
Nerede, ben akım ve N dönüş sayısıdır.
LED'den geçen akım 20mA'ya yaklaştırılabilir.
MMF = 0,02 * 715 = 14,3 At
MMF'nin bu değeri, gerçek jeneratörlere kıyasla çok çok küçüktür, ancak mıknatıslı bir stres çarkı için elde edebileceğimiz tek şey bu. Ayrıca, sadece temeli anlamak için yaptığımız bu hesaplamaların analiz için kullanılması amaçlanmadığını unutmayın.
Umarım projeden keyif aldığınızı ve ondan yararlı bir şeyler öğrendiğinizi anladınız. Herhangi bir şüpheniz varsa, çözmek için yorum bölümünü veya forumları kullanın.